Intel购买ASML高NA EUV光刻机(禁止出口中国),确保先进半导体制造产能。
荷兰芯片设备制造商ASML已开始向半导体制造厂商交付其下一代高NA(高数值孔径)EUV光刻工具,每套定价4亿美元,或约合6200亿韩元。
据《麻省理工学院技术评论》报道,该工具提供8纳米(nm)分辨率,能够蚀刻比现有EUV系统更精细的电路。光刻是将光投射到硅晶圆上以定义晶体管和互连结构的工艺。ASML控制着约90%的市场份额,其设备对于生产先进芯片至关重要,从智能手机处理器到AI服务器芯片都需要。新工具可以刻制小于现有EUV系统可实现的13纳米的特征,寻求更高芯片密度的芯片制造商对其需求预计将上升。
人工智能基础设施的竞争是推动力。OpenAI、Google、Meta和Anthropic正在积极扩展大规模服务器农场,为高性能和更节能的芯片创造了激增的需求。ASML首席技术官Marco Pieters指出,AI的爆炸性扩张得益于向更精细工艺节点的转变,并补充说迄今为止观察到的只是开始。
高NA EUV并未引入新的光源;它保留现有的EUV光源,同时将数值孔径从0.33增加到0.55,以实现更精确的图案化。ASML报告称这可以使晶体管尺寸几乎减半,芯片上的密度大约增加三倍。实现这一点需要更大的镜子、更强大的激光和加速驱动系统。光罩以最高22g的加速度移动,而德国蔡司公司设计了更大的反射镜和全新的12吨投影系统。
英特尔是领先的早期采用者。英特尔在2024年春季在其俄勒冈州制造厂首次收到高NA工具,并一直在组装和测试。英特尔院士Mark Phillips表示满意,指出系统的性能正在迅速稳定。英特尔计划首先在选定的精密工艺中部署该工具,然后逐步扩展到其他节点。相比之下,TSMC声称只有当该技术成熟到足以为客户提供最大价值时,才会采用高NA EUV。业界观察人士预计TSMC将在2030年代进行全面转换之前,尽可能地推进现有EUV和多重图案化技术的发展。
成本将是决定采用速度的关键因素。现有EUV工具已经超过1亿美元,或约1540.6亿韩元,但高NA EUV的价格明显更高,约4亿美元。即使考虑到流程简化和性能提升的明显优势,芯片制造商在快速扩大大规模生产线部署时面临巨大的财务负担。半导体分析公司Semianalysis的研究员Jeff Koch指出,性能提高了30%到50%,但这个工具可能是ASML首款商业案例不立即清晰的产品。
监管也在碎片化市场。2019年,美国向荷兰政府施压,阻止ASML向中国公司供应先进设备。因此,中国既未获得高NA也未获得现有的EUV工具,而是采取了深紫外(DUV)光刻和多重图案化作为替代策略。特殊竞争研究项目高级顾问David Lin表示,中国将把DUV推向极限。中国还试图通过软件弥补高性能AI芯片的短缺,开发轻量级大语言模型,如DeepSeek。
挑战ASML主导地位的努力仍在继续。美国初创公司Substrate正在开发使用粒子加速器生成的X射线的光刻设备,目标是在2030年实现大规模生产。挪威的Lase Lithography公司正在追求采用能量驱动的氦原子束而非光子的方法。然而,这两家公司目前被评估为仍需弥合实验室演示和商业规模生产之间的差距。
ASML也在为下一代做准备。该公司正在探索"超NA"技术,将数值孔径提高到0.75,并研究实现约6纳米分辨率的方法。ASML技术副总裁Jos Benschop表示,目前没有明显的实用替代方案,在尖端大规模生产中也不存在严肃的竞争对手。下一波半导体竞争将取决于谁能首先将该设备与稳定的大批量制造联系起来。